直流电机驱动

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1183296105@qq.com（讨论 | 贡献）2015年1月27日 (二) 06:40的版本 （→‎原理）
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目的

在运动控制技术中，DC电机的应用很多，本教程将教大家如何用一个电位器来控制DC电机的转速。改变电位器的输出电压值，通过AD转换后，PWM输出给电机。

设备

  • Microduino-CoreSTM32
  • 其他硬件设备
  • 面包板跳线 一盒
  • 面包板 一块
  • 3线电位器 一个
  • 直流电机 一个
  • S8050 NPN晶体管 一个
  • IN4007整流二极管 一个
  • USB数据连接线 一根
文件:Advance6 1.jpg
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原理

PWM

PWM（脉冲宽度调制）是按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。也正因为如此，PWM又被称为“开关驱动装置”。

文件:Advance6 2.jpg
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改变占空比的方法有:

  • 定宽调频法：即保持t1不变，只改变t2，这样使周期（或频率）也 随之改变。
  • 调宽调频法：即保持t2不变，而改变t1，这样使周期（或频率）也 随之改变。
  • 定频调宽法：保持T（或频率）不变，而同时改变t1和t2。

本教程采用定频调宽法。

PWM调速设计方法:

  • 软件延时法：首先求出占空比D，再根据周期T分别给电机通电N 个单位时间（t0），即N =t1 /t0，然后再断电N个单位时间，即N =t2 /t0。
    计数法：首先求出单位延时个数N，作为给定值放在存储单元，对通电单位时间（t0）的次数计数，然后与通电给定值比较；同理，对断电单位时间计数，然后与断电给定值比较。

原理图 在连接NPN晶体管的时候，基极B与2.2K电阻相连接在Microduino-CoreSTM32的D4引脚，发射极E连接地线，集电极C连接电机并加一整流二极管防止电感带来的影响，Microduino-CoreSTM32得A0（14）引脚用来读取电位器的电压值。 原理图如下所示：

文件:Advance6 3.jpg
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程序

//PWM pin： 0,1,4,11,12,14(A0),15(A1),16(A2),17(A3),18(SDA),19(SCL),20(A6),21(A7)
int potPin=14;  // potentiometer connected to analog pin A0(14)
int motorPin=4;  //PWM pin 4
int potValue=0;
int motorValue=0;

void setup() 
{
    pinMode(potPin, INPUT_ANALOG);//sets the potentiometer pin as analog input
    pinMode(motorPin,PWM); //sets the motor control pin as PWM
}

void loop()
{
  potValue=analogRead(potPin);  // read the input pin
  motorValue=map(potValue,0,4096,0,65535);    // analogRead values go from 0 to 4095,
                                              // pwmWrite values from 0 to 65535
  pwmWrite(motorPin,motorValue);     //PWM pass motor
  SerialUSB.print("potentiometer = " );
  SerialUSB.print(potValue);
  SerialUSB.print("\t motor = ");
  SerialUSB.println(motorValue);
  delay(2);
}

通过analogRead()函数读取电位器的电压值并把其转换为对应的数字，用map()函数把对应的数字映射到0-65535范围内对应的值，最后通过pwmWrite()函数输出对应的PWM波。

注意:motorPin的引脚要设为支持PWM输出的引脚，Microduino-CoreSTM32支持PWM输出的引脚有0，1，4，11，12，14(A0)，15(A1)，16(A2)，17(A3)，18(SDA)，19(SCL)，20(A6)，21(A7)。

调试

步骤一：把代码复制到IDE中，编译

步骤二：电路连接如下图：

文件:Advance6 4.jpg
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文件:Advance6 5.jpg
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文件:Advance6 6.jpg
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文件:Advance6 7.jpg
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步骤三：运行代码，打开串口监视界面。

步骤四：调整电位器，查看电机转速

结果

扭动电位器，可以调整电机转速，串口见识界面的值也随之变化。

文件:Advance6 8.jpg
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文件:Advance6 9.jpg
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视频

视频地址：

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